СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ Российский патент 2008 года по МПК C21C7/00 

Описание патента на изобретение RU2327744C1

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к внепечной обработке стали.

Известен способ внепечной обработки стали, включающий наведение высокоосновного шлака, раскисление стали алюминием, продувку расплава металла аргоном и ввод в металл кальцийсодержащих материалов в виде порошковой проволоки (см. описание патента RU 2102498, кл. С21С 7/00, опубл. 20.01.1998).

К недостаткам известного способа следует отнести наличие свободного растворенного кислорода и, соответственно, вводимый кальций будет в первую очередь расходоваться на раскисление металла, а затем на десульфурацию. Кроме того, при определенных соотношениях кальция, алюминия и серы в расплаве могут образовываться твердые неметаллические включения, которые ухудшают разливаемость стали, а степень модифицирования неметаллических включений является недостаточной.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ внепечной обработки стали, включающий наведение высокоосновного шлака, раскисление стали алюминием, продувку аргоном расплава металла и ввод в него в два этапа в виде порошковой проволоки кальцийсодержащих материалов, на первом этапе количество вводимых кальцийсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом кальций определяется по следующему соотношению: МСа=(1,5...2,5)*[ΔS], а на втором этапе - по следующему соотношению: МСа=(0,3...0,7)*[A1] (RU 2145640, кл. С21С 7/00, опубл. 20.02.2000).

Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.

Сталь, полученная известным способом, имеет недостаточную степень десульфурации, не позволяет получать металл требуемого уровня по содержанию неметаллических включений, реализация способа приводит к снижению выхода годного металла.

Найденный в известном способе технологический прием ввода кальцийсодержащих материалов в два приема не учитывает свободный кислород перед вводом первой порции кальцийсодержащих материалов в металле, таким образом, первая порция кальцийсодержащих материалов идет на раскисление металла и не обеспечивает протекания реакции десульфурации металла в необходимом объеме. Ввод второй порции не учитывает содержание серы в металле.

В то же время на обоих этапах ввода кальцийсодержащих материалов не учитывается содержание кремния в металле, кремний повышает растворимость кальция в жидком металле, что приводит к неэффективному использованию кальцийсодержащих материалов, увеличивается себестоимость стали.

Кроме того, область применения данного изобретения сужается, так как металл, содержащий 0,020-0,040% алюминия разливают только «закрытой струей».

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: наведение высокоосновного шлака, раскисление стали алюминием, продувка аргоном расплава металла, ввод в два этапа кальцийсодержащих материалов.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа внепечной обработки стали путем регламентации технологических приемов.

Ожидаемый технический результат - получение оптимального содержания кислорода в металле, увеличение степени десульфурации металла, формирование в металле неметаллических включений, легко удаляемых в процессе внепечной обработки, что обеспечивает возможность разливки металла с оптимальной скоростью, предотвращает зарастание отверстий разливочных стаканов, улучшает качество стали и повышает выход годного.

Технический результат достигается тем, что в способе внепечной обработки стали, включающем наведение высокоосновного шлака, раскисление металла алюминием, продувку его аргоном и ввод в него кальцийсодержащих материалов в два этапа, по изобретению ввод кальцийсодержащих материалов в два этапа осуществляют на установке печь-ковш, при этом перед вводом кальцийсодержащих материалов на первом этапе производят замер толщины шлака, измеряют окисленность металла и определяют содержание кремния в металле, после чего производят первый этап ввода кальцийсодержащих материалов с расходом, определяемым из выражения:

QСа=-4,172×Si-0,0152×Опр+0,106×hшл-2,16, где

QСа - расход кальция, кг;

Si - содержание кремния в пробе металла перед отдачей кальция, %;

Опр - окисленность металла по приходу металла на установку печь-ковш;

hшл - толщина шлака, мм.

4,172, 0,0152, 0,106, 2,16 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем,

затем производят доводку металла по химическому составу и температуре, определяют содержание серы, кремния, алюминия в металле, после чего производят второй этап ввода кальцийсодержащих материалов с расходом, определяемым из выражения

QСа=297,17×S+6,94×Si+2040×Al-0,857, где

QСа - расход кальция, кг;

S - содержание серы в пробе металла перед отдачей кальция, %;

Si - содержание кремния в пробе металла перед отдачей кальция, %;

Al - содержание алюминия в пробе металла перед отдачей кальция, %;

297,17; 6,94; 2040; 0,857 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Сущность заявляемого технического решения заключается во вводе кальцийсодержащих материалов на первом этапе в зависимости от толщины шлака, окисленности металла перед вводом кальцийсодержащих материалов и содержания кремния, а на втором этапе в зависимости от содержания алюминия, серы и кремния.

Попадающий в сталеразливочный ковш печной шлак из-за высокого содержания в нем окислов железа не может быть раскислен подаваемым в ковш алюминием. Поэтому согласно законам термодинамики окисленность металла и шлака самопроизвольно будет стремиться к равновесию, т.е. содержание кислорода в металле возрастет, что приведет к снижению степени десульфурации, увеличению содержания неметаллических включений, снижению выхода годного.

При введении кальцийсодержащих материалов в жидкий металл кальций испаряется и его пары проходят через расплав, вступая в реакции с растворенными в металле кислородом и серой.

При вводе кальция в металл он испаряется и в виде пузырьков всплывает на поверхность жидкого металла. На первом этапе ввода кальцийсодержащих материалов основным является процесс раскисления металла, это обеспечивается протеканием следующей гетерогенной реакции: - реакция на поверхности пузырей и продукты раскисления металла прилипают к ним. При раскислении металла (снижении активности металла до минимальных значений) протекание реакции 1 прекращается и оставшийся кальций обеспечивает протекание следующей реакции: .

Таким образом, на первом этапе кальцийсодержащие материалы вводятся для раскисления металла и частично для десульфурации. Кальций, а также продукты раскисления практически полностью удаляются в процессе продувки, так как кальций обладает низкой растворимостью в стали.

Вторая порция кальцийсодержащих материалов вводится перед отдачей металла на разливку, за счет низкой активности кислорода кальций реагирует с серой и выделяется в виде сульфидов кальция. Также кальций реагирует с алюминием и продуктами первичного раскисления с образованием жидких алюминатов кальция, что улучшает условия разливаемости металла. Таким образом, результатом ввода второй порции кальцийсодержащих материалов является уменьшение включений глинозема и сульфидов марганца. Введение в металл кальция позволяет изменить морфологию образующих неметаллических включений, переводя ее из "опасных" в более благоприятную, глобулярную, и очистить границы зерен от карбонитридов.

На обоих этапах ввода необходимо учитывать содержание кремния в металле, так как кремний повышает растворимость кальция в жидком металле.

Данный способ иллюстрируется следующим примером. Выплавленную в сталеплавильном агрегате сталь марки 3сп на выпуске раскислили ферромарганцем (1.2 т), ферросилицием (0.7 т) и чушковым алюминием (0.15 т). Для наведения высокоосновного шлака провели присадку свежеобожженной извести (1 т). Во время выпуска металл в сталеразливочном ковше обрабатывали аргоном через пористые пробки.

По приходу металла на установку "печь-ковш" производится замер толщины шлака, толщина которого составила 110 мм. Затем металл продувается аргоном через пористые пробки со средним расходом 360 л/мин. После 3-5 мин усреднительной продувки производится измерение окисленности металла, которая составляет 57 ppm, и отбор первой пробы металла. Содержание кремния в первой пробе 0,12%. Тогда первая порция кальция составляет:

QСа=-4,172×0,12-0,0152×57+0,106×110-2,16=8,14 кг

В качестве кальцийсодержащих материалов используется силикокальциевая порошковая проволока. Требуемое количество силикокальциевой порошковой проволоки (с учетом степени усвоения и наполнения) составляет:

QSiCa=QCa/0,05=8,14/0,05=162,8 кг

После ввода порошковой проволоки металл продувается аргоном, производится доводка металла по химическому составу и температуре.

За 5-10 мин до отдачи плавки на МНЛЗ отобрали пробу металла для определения химического состава. Химический состав: 0,177% кремния, 0,027% серы и 0,002% алюминия. Далее ввели вторую порцию кальцийсодержащих материалов с расходом, определенным из формулы:

QСа=297,17×0,027+6,94×0,177+2040×0,002-0,857=12,47

Требуемое количество силикокальциевой порошковой проволоки (с учетом степени усвоения и наполнения) составляет:

QSiCa=QCa/0,05=12,47/0,05=249,4 кг

затем металл в течение 2-3 мин обработали аргоном и передали для разливки на сортовую машину непрерывного литья заготовок.

Двухстадийный ввод кальцийсодержащих материалов позволяет получать металл требуемой окисленности, обеспечить требуемое качество непрерывнолитых сортовых заготовок, получать металл с "неопасными" неметаллическими включениями.

Похожие патенты RU2327744C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 1998
  • Феоктистов Юрий Васильевич
  • Фоменко Александр Петрович
  • Гуляев Михаил Павлович
  • Квашнин Сергей Анатольевич
  • Кушнарев Николай Николаевич
  • Дюдкин Дмитрий Александрович
  • Бать Юрий Израилевич
  • Онищук Виталий Прохорович
  • Титиевский Владимир Маркович
  • Кисиленко Владимир Васильевич
RU2145640C1
Способ производства стали с регламентированным пределом по содержанию серы 2023
  • Шеховцов Евгений Валентинович
  • Ремиго Сергей Александрович
  • Кромм Владимир Викторович
  • Ковязин Игорь Владимирович
  • Егоров Владимир Анатольевич
  • Ткачев Андрей Сергеевич
RU2816888C1
СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 2010
  • Алексеев Леонид Вячеславович
  • Снегирев Владимир Юрьевич
  • Валиахметов Альфед Хабибуллаевич
  • Чайковский Юрий Антонович
  • Сарычев Борис Александрович
  • Николаев Олег Анатольевич
RU2440422C1
Способ производства стали с нормируемым содержанием серы 2019
  • Трутнев Николай Владимирович
  • Неклюдов Илья Васильевич
  • Божесков Алексей Николаевич
  • Буняшин Михаил Васильевич
  • Морозов Вадим Валерьевич
  • Лебедев Сергей Валерьевич
  • Корнев Юрий Леонидович
  • Агарков Артем Юрьевич
  • Фалеев Андрей Васильевич
RU2713770C1
Способ внепечной обработки стали в ковше 2020
  • Вусихис Александр Семенович
  • Гуляков Владимир Сергеевич
RU2735697C1
СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 2009
  • Ромашкин Александр Николаевич
  • Макарычева Елена Владимировна
  • Дуб Алексей Владимирович
  • Дуб Владимир Семенович
  • Афанасьев Сергей Юрьевич
  • Колпишон Эдуард Юльевич
  • Куликов Анатолий Павлович
  • Щепкин Иван Александрович
  • Комолова Ольга Александровна
  • Мальгинов Антон Николаевич
RU2427650C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ 2014
  • Никонов Сергей Викторович
  • Жиронкин Михаил Валерьевич
  • Краснов Алексей Владимирович
  • Салиханов Павел Алексеевич
  • Беляев Алексей Николаевич
  • Петенков Илья Геннадьевич
RU2574529C1
Способ производства низкокремнистой стали 2023
  • Шеховцов Евгений Валентинович
  • Ремиго Сергей Александрович
  • Кромм Владимир Викторович
  • Корогодский Алексей Юрьевич
  • Ковязин Игорь Владимирович
  • Ткачев Андрей Сергеевич
RU2818526C1
Способ внепечной обработки стали 2015
  • Трутнев Николай Владимирович
  • Божесков Алексей Николаевич
  • Неклюдов Илья Васильевич
  • Морозов Вадим Валерьевич
  • Анисимов Евгений Борисович
RU2607877C2
СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 2010
  • Захаров Игорь Михайлович
  • Николаев Олег Анатольевич
  • Алексеев Леонид Вячеславович
  • Снегирев Владимир Юрьевич
  • Валиахметов Альфед Хабибуллаевич
  • Сарычев Борис Александрович
RU2440421C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к внепечной обработке стали. Способ включает наведение высокоосновного шлака, раскисление стали, продувку аргоном металла и ввод кальцийсодержащих материалов в два этапа на установке печь-ковш. Перед вводом кальцийсодержащих материалов на первом этапе производят замер толщины шлака. Измеряют окисленность металла и определяют содержание кремния в металле. Далее производят первый этап ввода кальцийсодержащих материалов с расходом, определяемым в зависимости от содержания кремния в металле, окисленности металла и толщины шлака. Затем производят доводку металла по химическому составу и температуре. Далее производят второй этап ввода кальцийсодержащих материалов с расходом, определяемым в зависимости от содержания серы, кремния и алюминия в металле. Использование изобретения позволяет получать металл требуемой окисленности.

Формула изобретения RU 2 327 744 C1

Способ внепечной обработки стали, включающий наведение высокоосновного шлака, раскисление металла алюминием, продувку его аргоном и ввод в него кальцийсодержащих материалов в два этапа, отличающийся тем, что ввод кальцийсодержащих материалов в два этапа осуществляют на установке печь-ковш, при этом перед вводом кальцийсодержащих материалов на первом этапе производят замер толщины шлака, измеряют окисленность металла и определяют содержание кремния в металле, после чего производят первый этап ввода кальцийсодержащих материалов с расходом, определяемым по выражению:

QCa=-4,172·Si-0,0152·Опр.+0,106·hшл.-2,16,

где QСа - расход кальция, кг;

Si - содержание кремния в металле, %;

Опр. - окисленность металла;

hшл. - толщина шлака, мм;

4,172; 0,0152; 0,106; 2,16 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем,

затем производят доводку металла по химическому составу и температуре, определяют содержание серы, кремния, алюминия в металле, после чего производят второй этап ввода кальцийсодержащих материалов с расходом, определяемым из выражения:

QCa=297,17·S+6,94·Si+2040·Al-0,857,

где QСа - расход кальция, кг;

S - содержание серы в металле, %;

Si - содержание кремния в металле, %;

Al - содержание алюминия в металле, %;

297,17; 6,94; 2040; 0,857 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2327744C1

СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 1998
  • Феоктистов Юрий Васильевич
  • Фоменко Александр Петрович
  • Гуляев Михаил Павлович
  • Квашнин Сергей Анатольевич
  • Кушнарев Николай Николаевич
  • Дюдкин Дмитрий Александрович
  • Бать Юрий Израилевич
  • Онищук Виталий Прохорович
  • Титиевский Владимир Маркович
  • Кисиленко Владимир Васильевич
RU2145640C1
RU 2102498 C1, 20.01.1998
RU 2000335 С, 08.01.1992
Способ внепечной обработки стали 1990
  • Денисенко Владимир Петрович
  • Кандыбка Сергей Павлович
  • Вербицкий Казимир Петрович
  • Тищенко Олег Иванович
  • Сметанин Юрий Григорьевич
  • Сергиенко Станислав Леонидович
SU1812216A1
СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 1998
  • Феоктистов Юрий Васильевич
  • Фоменко Александр Петрович
  • Гуляев Михаил Павлович
  • Фетисов Василий Павлович
  • Квашнин Сергей Анатольевич
  • Дюдкин Дмитрий Александрович
  • Бать Юрий Израилевич
  • Онищук Виталий Прохорович
  • Кочевенко Иван Иванович
  • Кушнарев Николай Николаевич
RU2145358C1
СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 1999
  • Бать Сергей Юрьевич
  • Дюдкин Дмитрий Александрович
  • Кисиленко Владимир Васильевич
  • Онищук Виталий Прохорович
  • Титиевский Владимир Маркович
RU2151199C1

RU 2 327 744 C1

Авторы

Дьяченко Виктор Федорович

Сарычев Александр Валентинович

Великий Андрей Борисович

Лукьянова Юлия Владимировна

Павлов Владимир Викторович

Даты

2008-06-27Публикация

2006-09-25Подача